Cortina automática com Arduino: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Hora do projeto!: Fecho / abertura automática da cortina.

Eu vi alguns outros projetos para fechar e abrir (automaticamente) as cortinas, eu certamente queria construir uma agora.

A maioria dos outros projetos que vi foram construídos com uma linha de pesca. Eu não queria usar uma linha de pesca, porque as linhas sempre quebram em algum ponto?

Para esta cortina automática usei uma correia dentada dentada (com reforço metálico, muito forte) e uma roda dentada (20 dentes), que também são utilizadas em algumas impressoras 3D.

O objetivo era que as cortinas se abrissem e fechassem automaticamente, quando escurecer ou clarear, e uma substituição manual, é claro. Eu considerei um cronômetro também com um RTC, mas até agora funciona bem agora, sem um RTC.

(para uma coleção de fotos e filmes, criei um álbum compartilhado:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Além disso, consulte o manual resumido e este vídeo do resultado final:

fechar-abrir-cortinas-2

Etapa 1: Materiais e ferramentas de que você precisa

Passo 1:

Reunindo tudo que você precisa. Isso pode variar em outras situações.

Os materiais que usei:

Os componentes

“Mecânico”:

Correia dentada para impressoras 3D: 3 ou 6 metros, dependendo do tamanho da janela / cortina.

(exemplo: se sua cortina deve cobrir 1,5 metros, você precisa de um cinto de 3 metros)

(encomendei no AliExpress: largura da correia GT2 de 6 mm, impressora RepRap 3D de 10 mtr.)

Roda de polia de 20 dentes

(encomendei na AliExpress: GT2 Timing Polley 20 dentes Alumium Bore 5mm fit para GT2 Width 6mm RepRap 3D Printer Prusa i3)

Roda de eixo liso (sem dentes) (ou uma segunda roda de polia de rolamento livre)

Madeira 20x10x1,8 cm

Madeira 2x2x6 cm

Tiras de alumínio com orifício deslizante (às vezes são usadas para alinhar molduras em uma parede, eu as tinha espalhadas em algum lugar)

Algumas porcas e parafusos de 5 mm

Algumas porcas e parafusos de 3 mm

Alguns parafusos e plugues para fixação na parede

Placa de alumínio 0,2x2x30cm, corte 4 tiras de 2x1,5 cm

Material elétrico:

Arduino Uno R3

Fornecimento de energia 12V 2A (dependendo de qual motor você usa)

Motor com engrenagem (60 a 120 rpm)

Motorista L298n

Placa de circuito pequena 3x2,5 cm

3 leds

3 resistores 220 ou 330 ohm (resistores limitadores de corrente para LEDs)

LDR

1 resistor 330 Ohm (divisor analógico com LDR)

4 resistores 10K (resistores pull up para interruptores)

Alguns cabeçalhos para pequena placa de circuito

Fios (fios Dupont / Arduino), macho-macho - macho-fêmea

Estojo (115 x 90 x 55)

Chave com três posições liga / desliga / liga

2x (pequenos) relés Reed com ímãs

Tubo termorretrátil / fio

Ferramentas usadas:

Ferro de solda / solda

Furar

Serra

Chaves de fenda

Cola quente

Alicate

Decapador de Arame

Tesoura

Paciência

Etapa 2: Etapas para criar os módulos

Passo 2:

Primeiro, planejei tornar as coisas o mais modulares possíveis: equipamento de motor, equipamento de segundo eixo, Arduino, controlador de motor, interface de conector, caixa.

Comecei criando a plataforma do motor e o conector (para conectar o motor, interruptores reed e LDR ao controlador por meio de um conector RJ45) em um pedaço de madeira trabalhada.

O todo depende um pouco do tipo de motor que você tem / usa, mas o fundamental é que a correia acionada pela polia fica bem próxima aos trilhos da cortina (cerca de 1 a 1,5 cm. Próximo a ela).

Eu tinha alguns motores com engrenagens espalhados, que salvei há muito tempo de um fabricante de cerveja profissional. Eram 24 volts com uma engrenagem que reduz o RPM do motor para cerca de 120 RPM quando em 24 volts. Eu uso o motor em 12 Volts aqui, então o RPM com gear é cerca de 60. Usei 12 V porque o Arduino é alimentado também com a fonte de alimentação que eu tinha para este projeto, e para reduzir o max. potência para o conector (veja mais sobre isso abaixo).

Fixe a roda dentada dentada ao eixo do motor / engrenagem. O eixo da engrenagem era de 6 mm, a roda pully de 5 mm. então precisei fazer o furo da roda do pully maior para 6 mm.

Em seguida, criei um suporte para este determinado motor, cortando a madeira para que o motor e a engrenagem se encaixassem bem e para ser capaz de montar os interruptores Reed próximos a ele e fixá-lo na parede com dois plugues e parafusos.

Em seguida usei um conector RJ45 (fêmea), para conectar todos os fios do motor e duas chaves reed e um LDR. Os oito fios (4 pares) em um cabo de rede são suficientes para fazer o trabalho.

O motor consome apenas entre 0,1 e 0,3 amperes (com 12 Volts, 1,2 a 4 watts) (dependendo da carga que recebe da cortina). Um único fio em um cabo de rede (pelo menos nos que tenho) pode facilmente manter 10 watts. Na verdade, o padrão PoE é de 15 watts por par, mas você também precisa de um bom cabo PoE certificado.

E o comprimento usado do cabo é de apenas cerca de 2 metros. No entanto, esta era minha principal preocupação: Será que a fiação do motor será capaz de suportar a potência de que o motor precisa? Até agora, sem problemas, sem aquecimento de conexões ou fios, e eu construí um software de segurança: O motor pode e só funcionará por um período máximo de tempo determinado / definido (30 a 50 segundos, também novamente dependendo de quanto tempo vai demorar para fechar ou abrir a cortina). Você precisa ajustar isso para sua própria situação.

Se este tempo de execução for excedido, o motor irá parar e não será acionado novamente pelo controlador do motor. O motivo do tempo de execução excedido precisa ser investigado e resolvido antes de reiniciar o Arduino / controlador (apenas desconecte / conecte o cabo de alimentação para reiniciar).

Um cabo de rede direto um para um seria o ideal, mas a maioria dos cabos Ethernet (se não todos) terão uma torção no conector, de modo que os fios coloridos que você usa em uma extremidade não serão os mesmos na outra extremidade, se você Sabe o que eu quero dizer. Você tem que controlar com precisão como você conecta as coisas.

Dois pares que eu poderia usar como são, os pares laranja e marrom eram iguais em ambas as extremidades, mas o par azul e verde em uma extremidade tornou-se uma mistura dos dois na outra extremidade. Não tem problema, contanto que você saiba que combinação de cores está ligada ao que está do outro lado.

Etapa 3: Criação do segundo eixo

Este é um passo simples: veja as fotos. Crie uma pequena plataforma de segundo eixo para a correia correr, usei uma tira de alumínio com orifício deslizante que torna possível colocar facilmente a tensão correta na correia. Prenda-o próximo ao trilho na outra extremidade da cortina / janela. Veja a foto.

Assim, com um pequeno bloco de madeira, tira de alumínio com tira deslizante, parafuso de 5 mm e 2 porcas junte aquela coisa na foto, e faça furos para prender na parede com alguns plugues e parafusos perto do trilho na extremidade direita da cortina.

Etapa 4: o cinto

O cinto:

Isso realmente precisa ser feito com precisão. Como usei eixos ajustáveis e chaves de palheta, criei algumas margens, mas o comprimento do cinto precisa ser bastante exato e a localização dos ímãs e clipes ainda mais.

Comprei esta correia do AliExpress, correia dentada reforçada de 10 mtr (para roda de polia com 20 dentes (também do / via AliExpress)), custou apenas 7,60 euros.

No final, usei todos os 10 metros, um para uma cortina de 3 m de largura (então precisei de aproximadamente 6 metros desta esteira), e outro para uma janela menor, uma cortina de 1,7 m de largura, então outros 3,4 m usados

Para obter o comprimento exato da correia, você precisa montar a plataforma do motor e a plataforma do segundo eixo nos locais desejados na parede. Enrole a correia com tensão suficiente em torno das rodas e corte a correia.

Nas 4 tiras de alumínio de 0,2x1,5x2 cm faça furos de 3 mm. Prenda duas tiras uma em cima da outra e faça três furos (para que os furos fiquem bem alinhados, para colocar os parafusos mais tarde). Dois orifícios nas bordas / extremidades e um em algum lugar no meio, mas certifique-se de que a correia pode se mover entre os dois orifícios. Isso é para prender um conjunto de tiras ao cinto para uma extremidade da cortina, e as outras duas tiras de alumínio são usadas para prender / prender as duas extremidades do cinto com a ajuda de um pequeno pedaço de cinto de 1,5 cm de comprimento (ver fotos).

Esta conexão, portanto, serve a dois propósitos, conectar as extremidades da correia para fazer um laço e atuar como um dos dois acessórios de cortina. Aperte as porcas neste clipe com firmeza, para que o cinto seja forte o suficiente para puxar e empurrar a cortina. A força não é tanta, 2 a 3 kg no máximo (a menos que algo esteja errado?!).

O outro clipe não deve ser apertado ainda, pois a posição deste clipe precisa ser ajustada para a outra cortina mais tarde.

Assim que a correia estiver pronta, enrole-a ao redor da roda do pully e da roda do eixo e estique a correia firmemente com o eixo ajustável / tira de alumínio em uma extremidade.

Não prenda as cortinas ainda aos clipes, você precisa testar e ajustar tudo corretamente antes de prender as cortinas.

O clipe que não é a conexão de "loop" deve, portanto, ainda ser "deslizável".

Etapa 5: o Arduino, o controlador do motor e a placa de interface

O Arduino, controlador do motor e placa de interface.

Para modularidade, usei uma pequena placa de interface (PCB) para criar os conectores e resistores necessários para pull up e para o divisor LDR e, em seguida, conectar com conectores fêmeas todos os fios do conector RJ45 e chave de cancelamento manual.

No final das contas, a placa de interface é talvez um ponto fraco no todo, e talvez seja desnecessária, e as conexões diretas talvez sejam melhores e mais fáceis.

A alocação dos pinos no Arduino é a seguinte;

// alocação de pinos:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Impressão serial

// 2 - led verde

// 3 - led vermelho

// 4, 5 - driver do motor L298n

// 6, 7 - GRÁTIS

// 8 - Interruptor de palheta superior - fechar (d)

// 9 - interruptor de palheta inferior - aberto (ed)

// 10 - Chave manual aberta

// 11 - Fechamento do interruptor manual

// 12 - GRÁTIS

// 13 - led intermitente vivo (amarelo externo)

Conecte todos os fios à placa de interface através dos fios do Arduino (macho-fêmea) de acordo com as alocações dos pinos acima.

Solde os 3 leds com o ânodo (perna longa) + resistor aos pinos 2, 3 e 13 do Arduino, e os cátodos ao aterramento.

Eu usei:

Pino 2 a Verde, para indicar a abertura da cortina. (cortina esquerda para a esquerda vista de frente)

Pino 3 em Vermelho, para indicação do fechamento da cortina. (cortina esquerda para a direita vista de frente)

Pino 13 a amarelo para piscar vivo (ainda não usei mais isso, pois um led piscando no escuro pode ser chato, mas está aí para usar ?, programei o led para não ser realmente usado, por outro lado, usando a indicação DARK ou LIGHT para piscar apenas durante o dia, também é facilmente possível).

Na verdade, programar tudo isso acompanhou a construção deste controlador. A ideia do led vermelho e verde veio depois, e o uso do / a amarelo tornou-se menos / não importante.

Etapa 6: juntando tudo

Construiu o caso. O case que é CASE115x90x55MM por fora, por dentro era um pouco menor (107x85x52, Faça orifícios de 5 mm para os leds, um orifício de 6 mm para o switch, um orifício de 6 mm para o fio do conector / cabo de rede e orifícios para o conector de alimentação do Arduino e o conector USB (que é fácil para programar / atualizar o Arduino)

Além disso, solde dois fios do conector de alimentação do Arduino ao controlador do motor. O arduino é alimentado por meio desse conector de alimentação externo, assim como o controlador do motor.

Coloque o Arduino, o controlador do motor e a placa de circuito impresso na caixa e conecte todos os fios (LEDs com resistores de 220 ohms, switch com resistores pull up e também passe o cabo Ethernet pelo orifício até a placa de circuito e conecte aos conectores.

Prenda a plataforma do motor à parede do lado esquerdo da janela, a roda do segundo eixo do lado direito da janela, coloque a correia em volta das rodas da polia, conecte o cabo Ethernet ao conector RJ45 na plataforma do motor, ligue o Arduino com apenas o USB no início.

Faça o upload do programa / firmware "cortina-2.ino" e teste os valores de LED e os interruptores reed e o interruptor manual por meio da saída do monitor IDE Serial do Arduino. Cuidado especial para os primeiros testes, dependendo de como você conectou o motor ao controlador do motor, o motor deve girar no sentido anti-horário para fechar a cortina e no sentido horário para abrir. Se isso não estiver correto, você pode cruzar os fios no controlador do motor ou PCB ou reprogramar as funções "motor_open ()" e "motor_close ()" para fazer o oposto. (Sinalizar o controlador para girar no sentido horário ou anti- sentido horário).

Os ímãs para as chaves reed devem ser colocados nos locais estratégicos corretos. Quando o clipe da cortina à direita está no lugar correto (assim, também à direita, quando a cortina está aberta), então o clipe da cortina esquerda está bem à esquerda (cortina aberta), e o ímã para o interruptor de palheta inferior deve estar muito próximo à esquerda do clipe para a cortina esquerda (veja também vídeo e fotos).

O ímã para o interruptor de palheta superior deve então estar no topo da correia, no meio da janela (novamente, quando a cortina está aberta). As fotos e o vídeo deixarão isso claro.

O ímã superior se moverá para a esquerda (em direção à plataforma do motor), ao fechar a cortina, e deve ativar o interruptor reed, quando as cortinas se encontrarem no meio (posição fechada). Se o interruptor reed for ativado tarde demais, você tem um (grande) problema. O motor tentará fechar as cortinas, mas elas já estão, então a correia irá travar ou escorregar, ou o motor travará, puxando alta corrente. Portanto, ajustar isso é muito importante, e isso também se aplica à posição de fechamento, é claro. Mas, de qualquer forma, ajustar isso realmente não levou muito tempo e esforço, na verdade. Colar / colar os ímãs na parte superior e inferior da correia precisa ser preciso, com a opção de deslizamento dos interruptores de palheta na plataforma do motor, você tem as margens para ajustá-lo da maneira certa: veja este filme para um teste final

O primeiro filme neste álbum compartilhado é um teste do cinto e opções de leitura:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Você pode usar a substituição manual do interruptor para testar isso.

Cobrindo / descobrindo o LDR, você pode simular o escuro e o claro.

Quando as presilhas do cinto param nos locais corretos, você pode prender as cortinas nas presilhas e aproveitar o fechamento e a abertura automática das suas cortinas:-)